CN103292611B - 一种用于空冷电厂湿式空冷器的节水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于空冷电厂湿式空冷器的节水装置，包括与湿式空冷器的排风口通过风道连接的空气冷凝器、溶液吸湿器、高温发生器、空气冷却器、溶液泵和蓄水池等设备，该装置首先利用自然空气冷凝湿式空冷器的高温排风，然后利用吸湿盐溶液吸收排风中的剩余水分；随后含有大量水分的稀释盐溶液进入高温发生器中，在汽轮机高温排汽的驱动下实现溶液再生与水蒸气的发生；水蒸气在凝结水板槽上冷凝成水滴后输送回蓄水池。本发明在大量节省水量消耗的同时实现了高温废热的合理利用，提高了湿式空冷器的冷凝效果，更加有效的降低了汽轮机的背压，十分有利于空冷系统克服夏季极端炎热天气条件下运行效果不佳的问题。

Description

一种用于空冷电厂湿式空冷器的节水装置

技术领域

本发明属于电站辅机及电厂余热利用技术领域，特别涉及一种用于空冷电厂湿式空冷器的节水装置。

背景技术

在大型火力发电厂的空冷系统中，直接空冷系统由于其具有设备少、系统简单、初投资较少、不需要中间冷却简介等优点，应用最为广泛。但是应用直接空冷系统的这类电厂在夏季高温时段存在着一个普遍问题：由于空冷器是利用空气进行冷却，直接空冷机组的出力取决于进入空冷器的空气的干球温度，夏季气温高出设计温度时，较高的空气温度使空冷器冷却能力下降，降低了机组真空，限制了机组的出力，导致了机组在高温时不能满发，降低了机组的经济性和安全性。目前，解决直接空冷机组夏季出力受阻的一种有效解决办法是采用喷雾降温方法以强化空冷器的换热效果。

直接空冷机组运行在夏季极端不利条件下的时间很少，且空冷岛的高度通常达30～40米，为空冷岛的每个单元添加空冷喷雾系统不仅设备成本增加，且输送水泵的能耗也不容忽视。空冷喷雾系统在运行时，喷淋水直接蒸发进入空冷器的排气中，由于是在高空，排气中的水分无法回收，造成该系统的水耗量很大，这与以缓解水资源危机为目的的直接空冷机组的出发点不一致。为了解决这一矛盾，湿式空冷机组作为一种电厂辅机又被开发了出来。在夏季高温工况下，直接空冷系统不添加喷雾系统时，利用湿式空冷器对汽轮机排汽冷凝热负荷进行分流。该方法不仅可以缓解直接空冷机组夏季出力受阻的问题，而且该辅机运行在地面，为排风中的水分回收提供了可能；湿式空气器可以在无水工况下运行，使得其不会像空冷喷雾系统那样在一般季节时闲置下来。

湿式空机组在夏季高温工况下运行时，喷淋水直接蒸发进入排风中，绝大部分水分被排风带走是湿式空冷机组耗水的主要原因。尽管湿式空冷器的内部也设置有收水器，但是绝大多数收水器的效果并不是很好，一些安装了收水器的湿式空冷机组的排风相对湿度仍然达到了90%左右。合理的节水收水措施是最大程度发挥该类机组节能环保效果的有利保障，因此研究开发湿式空冷机组的高效节能的节水装置是十分必要的。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明提供一种结构简单、节能环保效果好的用于空冷电厂湿式空冷器的节水装置。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用一种用于空冷电厂湿式空冷器的节水装置，包括与湿式空冷器的排风口通过风道连接的空气冷凝器、溶液吸湿器、高温发生器、空气冷却器、溶液泵、循环水泵和蓄水池，其中，所述空气冷凝器的工业流体出口与所述溶液吸湿器的空气进口连接，所述空气冷凝器的冷凝水出口通过管道与所述蓄水池相连；所述溶液吸湿器的溶液出口与高温发生器的溶液进口连接，所述高温发生器中的溶液依次经溶液泵和空气冷却器输送回溶液吸湿器；所述高温发生器的底部装有蒸汽换热盘管，所述蒸汽换热器盘管的进口与汽轮机排汽口连接，蒸汽换热器盘管的出口连接至湿式空冷器的蒸汽进口；所述高温发生器的顶部设置凝结水板槽，凝结水板槽的凝结水出口通往蓄水池；所述蓄水池中的冷却水通过循环水泵输送至湿式空冷器，湿式空冷器的出水口与蓄水池连接。

进一步，所述高温发生器中的溶液采用盐溶液。所述盐溶液优选采用氯化锂溶液、溴化锂溶液和氯化钙溶液中的一种或任意两种或两种以上组合的混合溶液。高温发生器中的盐溶液依次经溶液泵和空气冷却器输送回溶液吸湿器与排风进行直接接触，这样降低了盐溶液的温度，使盐溶液的吸收水分的效果更好。

进一步，所述溶液吸湿器中还装有填料，这样能够扩大盐溶液与排风的传质面积。 

进一步，由于溶液吸湿器中盐溶液和排风流量都比较大，填料需要具有可塑性强和流通阻力小等的特性，因此所述填料优选采用铝、铝合金、或不锈钢的金属填料或氧化铝泡沫陶瓷填料。

工作原理：在本发明中，湿式空冷器的排风首先被送入空气冷凝器中进行冷凝除湿。由于湿式空冷器的换热盘管中的汽轮机排汽温度很高，且湿式空冷器排风的相对湿度达90%以上，所以排风的露点温度远高于自然空气的温度。在空气冷凝器中，利用自然空气作为冷却介质对湿式空冷器排风进行冷凝，排风被冷凝除湿后温度下降且达到饱和状态，冷凝出来的冷凝水送回蓄水池中，这样实现了排风中的部分水分回收。在空气冷凝器中冷却除湿达到饱和状态的排风被送入溶液吸湿器中。溶液吸湿器中采用喷淋盐溶液与排风直接接触的形式吸收水分。盐溶液与排风直接接触时，由于盐溶液的表面蒸汽压力小于排风的水蒸汽分压力，水分从排风中扩散到盐溶液中；盐溶液对排风的吸湿程度取决于吸湿过程中的气液相平衡关系，盐溶液的温度越低、浓度越大，其表面蒸汽压力就越小、越有利于排风中的水分向其扩散。经过溶液吸湿器后，排风中的大部分水分被吸收，此时吸收了大量水分的稀释盐溶液随即送往高温发生器。高温发生器用于提取稀释溶液中的水分并使溶液再生。高温发生器的底部装有蒸汽换热盘管，汽轮机的高温排汽首先输送至蒸汽换热盘管作为热源；吸收了大量水分的稀释溶液进入高温发生器的底部，在蒸汽换热盘管中高温汽轮机排汽的驱动下释放出水蒸气，释放出水蒸气的盐溶液的浓度增加并恢复了吸水能力。高温发生器底部的高温再生溶液由溶液泵输送至空气冷却器冷却，冷却后的盐溶液再次进入溶液吸湿器中吸收排风中的水分；空气冷却器的目的是为盐溶液降温，降低其表面蒸汽压力以利于其吸收排风中的水分。高温发生器的顶部装有凝结水槽板，稀释溶液在高温汽轮机排汽的驱动下释放出高温水蒸气，高温水蒸气升至凝结水板上遇冷而凝结，凝结水流入凝结水槽，凝结水槽中的凝结水输送回蓄水池，整个水分回收过程完成。由于汽轮机高温排汽是首先进入高温发生器底部的蒸汽换热盘管，然后再进入湿式空冷器。高温发生器蒸馏出稀释溶液中的水分、使溶液再生的同时使得汽轮机高温排汽的温度降低了，所以高温发生器兼具湿式空冷器预冷器的作用，有助于湿式空冷器对汽轮机高温排汽的冷凝作用，整个发电机组的效率也因此得到提高。

有益效果：本发明不仅结构简单，而且利用自然空气和盐溶液实现湿式空冷器排风中水分的高效回收，较大程度的减少了湿式空冷器的耗水量；同时合理的利用了汽轮机排汽的废热，汽轮机的高温排汽对稀溶液进行蒸馏再生以后温度得到了降低再输入到湿式空冷器中，从而提高了湿式空冷器的冷凝效果，更加有效的降低了汽轮机的背压，十分有利于空冷系统克服夏季极端炎热天气条件下运行效果不佳的问题。 

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。 

如图1所示，一种用于空冷电厂湿式空冷器的节水装置，包括湿式空冷器1，空气冷凝器2，溶液吸湿器3，高温发生器4，蒸汽换热盘管5，凝结水板槽6，空气冷却器7，蓄水池8，循环水泵9，溶液泵10，以及连接各部件之间的风道、水管路、溶液管路与蒸汽管路。

在本发明中，湿式空冷器1的排风首先进入空气冷凝器2中进行冷凝除湿，空气冷凝器2中的冷却介质是自然空气，调节冷却空气量，使排风中的部分水分凝结出来直至其被冷凝到饱和状态，空气冷凝器2中的凝结水被输送回蓄水池8，实现排风中水分的首次回收；从空气冷凝器2中输出的饱和排风随后被送入溶液吸湿器3中，开启溶液循环系统，根据排风的量和温度调节溶液吸湿器3中使用的氯化锂溶液的流量和浓度，排风与吸湿溶液在氧化铝泡沫陶瓷填料上直接接触，排风中的水分进入到氯化锂溶液中，流出溶液吸湿器3的排风已经是含湿量很低的干空气了；吸收了大量水分而被稀释的氯化锂溶液随后进入高温发生器4中，在高温发生器4底部的蒸汽换热盘管5内汽轮机高温排汽的驱动下，稀释的氯化锂溶液蒸馏出水蒸气，高温水蒸气在凝结水板槽6上冷凝聚集后被输送回蓄水池8，蓄水池8中的冷却水通过循环水泵9送回湿式空冷器1中，整个水分回收及循环利用过程完成；为了维持盐溶液循环，从高温发生器4中再生的氯化锂溶液需送回溶液吸湿器3，开启溶液泵10首先将再生溶液泵送至空气冷却器7，降温后的再生溶液再次进入溶液吸湿器3完成溶液循环；另一方面，汽轮机的排汽在高温蒸汽盘管5内被降温后再输送到湿式空冷器1，完成汽轮排汽的二级冷却。

溶液吸湿器中采用的吸湿盐溶液还可以采用溴化锂溶液或氯化钙溶液或氯化锂溶液、溴化锂溶液和氯化钙溶液中任意两种或两种以上的混合溶液，填料还可以采用铝、铝合金、或不锈钢的金属填料，也可以达到相同的效果。

Claims (4)

1.一种用于空冷电厂湿式空冷器的节水装置，其特征在于：包括与湿式空冷器的排风口通过风道连接的空气冷凝器、溶液吸湿器、高温发生器、空气冷却器、溶液泵、循环水泵和蓄水池，其中，所述空气冷凝器的工业流体出口与所述溶液吸湿器的空气进口连接，所述空气冷凝器的冷凝水出口通过管道与所述蓄水池相连；所述溶液吸湿器的溶液出口与高温发生器的溶液进口连接，所述高温发生器中的溶液依次经溶液泵和空气冷却器输送回溶液吸湿器；所述高温发生器的底部装有蒸汽换热盘管，所述蒸汽换热器盘管的进口与汽轮机排汽口连接，蒸汽换热器盘管的出口连接至湿式空冷器的蒸汽进口；所述高温发生器的顶部设置凝结水板槽，凝结水板槽的凝结水出口通往蓄水池；所述蓄水池中的冷却水通过循环水泵输送至湿式空冷器，湿式空冷器的出水口与蓄水池连接。

2.根据权利要求1所述的用于空冷电厂湿式空冷器的节水装置，其特征在于：所述高温发生器中的溶液为盐溶液。

3.根据权利要求2所述的用于空冷电厂湿式空冷器的节水装置，其特征在于：所述盐溶液为氯化锂溶液、溴化锂溶液和氯化钙溶液中的一种或任意两种或两种以上的混合溶液。

4.根据权利要求1所述的用于空冷电厂湿式空冷器的节水装置，其特征在于：所述溶液吸湿器中还装有填料，所述填料采用铝、铝合金、或不锈钢的金属填料或氧化铝泡沫陶瓷填料。